菏泽市典型河流氟化物的分布特征及影响因素研究

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氟(F)在河流中的赋存是长期地质作用和地球化学演化的结果,氟化物超标已经成为影响鲁西南地区水生态平衡的重要因素,对地表水体生态环境的危害不容小觑,氟化物与人体健康也密切相关,饮用高氟水会对人体造成严重危害。本文以菏泽地区洙赵新河流域和东鱼河流域为研究范围,以地表水氟为研究对象,对两流域地表水、地下水、土壤、排污废水取样结果进行统计分析,对地表水氟化物的时空分布特征、水化学特征、影响因素等方面重点研究。主要研究内容及结果如下:(1)年际变化特征:2014-2018年河流各监测断面氟化物浓度范围在0.36 mg/L-3.67mg/L之间,整体上表现为先增后减再增的趋势。季节性变化特征:2020-2021年实测数据得出,河流氟化物浓度表现为枯水期>平水期>丰水期的分布特点,反映出降雨径流对河流氟化物浓度有明显的控制作用。(2)空间变化特征:2014-2018年历史监测数据及2020-2021实测数据表明,洙赵新河流域氟化物浓度高于东鱼河流域,流域下游氟化物浓度高于上游,支流氟化物浓度高于干流。其中,洙赵新河流域氟化物浓度超标河段为洙赵新河中下游段、支流郓巨河中段、支流巨龙河中下游段、支流洙水河中段;东鱼河流域氟化物浓度超标河段有东鱼河下游、支流五干沟与胜利河交汇段、以及支流团结河下游。(3)洙赵新河流域与东鱼河流域水体为弱碱性,p H范围为7.32-9.83,Na+、Ca2+、Mg2+为主要阳离子,SO42-、HCO3-、Cl-为主要阴离子。通过聚类分析得出,流域地表水F-与HCO3-、Cl-、Na+、SO42-、TDS等化学指标关系密切,可以成为研究氟富集的重要因素;高氟浓度河水(≥1mg/L)广泛存在于高p H、Na-HCO3型水中,表明了河水中氟(F-)来源与主要离子来源具有密切的内在联系。(4)Gibbs图表明河流主要化学组分受岩石风化及蒸发浓缩作用影响,枯水期和平水期F-浓度大于1 mg/L的河水受蒸发作用更明显,F-与F/Cl的摩尔比值关系验证了蒸发作用对河流氟化物富集的影响。相关性分析表明了地表水氟离子与河流主要离子间具有显著相关性,并结合因子分析结果表明萤石、氟镁石等矿物溶解也是河流F-的富集重要影响因素。离子交换作用在控制氟化物富集的过程中也起着重要影响。降雨径流对河流氟化物浓度的影响在于丰水期降水量大,对河水中氟化物浓度的稀释作用显著,是丰水期氟化物浓度低于枯水期氟化物浓度的重要原因。(5)高氟土壤和高氟地下水的存在,为河流氟化物的富集提供了物质基础。地表水氟与土壤氟的相关图表明了土壤氟对地表水氟化物的富集起一定影响作用。地表水氟与地下水氟的相关关系表明,枯水期地下水频繁补给地表水的过程中,地下水氟对流域地表水氟的升高有显著影响,而在平水期与丰水期,地下水氟对地表水氟的影响减弱。人类活动的影响主要是含氟化肥和农药的使用以及工矿企业废水的排放。农业活动造成的影响比较微弱,而污水以点源污染的形式存在,尤其是在洙赵新河流域,排污点分布较多,污水中氟化物浓度高,对河流断面氟化物浓度影响作用明显。
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